JPWO2020137136A1 - レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本技術の実施形態に係るレーザ装置は、図1に示すように、励起光源1、集光光学系2、利得媒質5、透明部材6、過飽和吸収体7及びミラー(共振器ミラー)8を備えるマイクロチップレーザである。
次に、図1及び図2を参照して、本技術の実施形態に係るレーザ装置の基本的な動作を説明する。図1に示した励起光源1から励起光L1が出力され、集光光学系2により励起光L1が集光される。集光光学系2により集光された励起光L1は、図2に示した誘電体多層膜5aを透過して利得媒質5に入射する。利得媒質5は、励起光L1を受けて放出光L2を出力する。利得媒質5から出力された放出光L2は、反射防止膜5b、誘電体多層膜6a、透明部材6及び反射防止膜6bを透過して、過飽和吸収体7に入射する。過飽和吸収体7が透過した放出光L2は、反射防止膜7bを透過して共振器ミラー8に達する。放出光L2は、共振器(8,5a)内で共振しながら利得媒質5で増幅される。
ここで、図3及び図4を参照して、比較例に係るレーザ装置を説明する。比較例に係るレーザ装置は、図3に示すように、利得媒質5と過飽和吸収体7との間に透明部材が配置されていない点が、図1に示した本技術の実施形態に係るレーザ装置と異なる。
これに対して、本技術の実施形態に係るレーザ装置によれば、利得媒質5と過飽和吸収体7との間に透明部材6を配置している。そして、比較例に係るレーザ装置では利得媒質5の過飽和吸収体7側の面S2にコーティングした誘電体多層膜5xと同様の、励起光L1を反射し、且つ放出光L2を透過する機能を有する誘電体多層膜6aを、利得媒質5よりも表面粗さが小さい透明部材6の利得媒質5側の面S3にコーティングしている。一方、透明部材6よりも表面粗さの大きい利得媒質5の透明部材6側の面S2には、誘電体多層膜6aよりも膜厚が薄く膜層数が少ない、励起光L1及び放出光L2に対する反射防止膜5bをコーティングしている。そして、利得媒質5の透明部材6側の面S2にコーティングされた反射防止膜5bと、透明部材6の利得媒質5側の面S3にコーティングされた誘電体多層膜6aとを、オプティカルコンタクト又は接合させている。
本技術の実施形態に係るレーザ装置は、レーザ加工機に適用可能である。例えば図5に示すように、本技術の実施形態に係るレーザ加工機20は、レーザ装置21、光増幅器(アンプ)22、波長変換部23、パワー調整部24、スキャン光学系25及び集光光学系(第2集光光学系)26を備える。
本技術の実施形態の第1変形例に係るレーザ装置は、図6に示すように、図1に示したレーザ装置にそれぞれが対応する複数のユニットセルを備える点が、本技術の実施形態に係るレーザ装置の構成と異なる。本技術の実施形態の第1変形例に係るレーザ装置は、複数の励起光源1a,1b,1c及び複数の集光光学系2a,2b,2cを有する。図6では、3つの励起光源1a,1b,1c及び3つの集光光学系2a,2b,2cに対応する3つのユニットセルを一次元に配列した場合を例示するが、ユニットセルを2次元に配列してもよい。また、ユニットセルの個数は限定されず、2つのユニットセルを配列してもよく、4つ以上のユニットセルを配列してもよい。
本技術の実施形態の第2変形例に係るレーザ装置は、図7に示すように、励起光源1、集光光学系2、利得媒質5、透明部材6及び過飽和吸収体7を備える点は、図1に示した本技術の実施形態に係るレーザ装置の構成と同様である。しかし、本技術の実施形態の第2変形例に係るレーザ装置は、図7に示すように、過飽和吸収体7の透明部材6側の面S5とは反対側の面S6側に共振器ミラーが配置されていない点が、図1に示した本技術の実施形態に係るレーザ装置の構成と異なる。
本技術の実施形態の第3変形例に係るレーザ装置の全体構成は、図1に示した本技術の実施形態に係るレーザ装置の構成と同様である。本技術の実施形態の第3変形例に係るレーザ装置の利得媒質5、透明部材6及び過飽和吸収体7の部分の拡大図を図9に示す。図9に示すように、利得媒質5、透明部材6及び過飽和吸収体7を互いにオプティカルコンタクト又は接合する構造を取る場合、利得媒質5の透明部材6側の面S2には、励起光L1及び放出光L2の反射を防止する反射防止膜がコーティングされていなくてもよい。利得媒質5の透明部材6側の面S2は、透明部材6の利得媒質5側の面S3にコーティングされた、励起光L1を反射し、且つ放出光L2を透過する誘電体多層膜6aとオプティカルコンタクト又は接合されていてもよい。
本技術の実施形態の第4変形例に係るレーザ装置は、図10に示すように、励起光源1、集光光学系2、利得媒質5、透明部材6、過飽和吸収体7及び共振器ミラー8を備える点は、図1に示した本技術の実施形態に係るレーザ装置の構成と同様である。しかし、本技術の実施形態の第4変形例に係るレーザ装置は、図10に示すように、利得媒質5、透明部材6及び過飽和吸収体7が互いにオプティカルコンタクト又は接合せずに離間して、利得媒質5と透明部材6の間及び透明部材6と過飽和吸収体7の間にエアギャップがそれぞれ形成されている点が、図1に示した本技術の実施形態に係るレーザ装置の構成と異なる。
上記のように、本技術は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(1)
励起光源と、
前記励起光源から出力された励起光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された前記励起光を受けて放出光を出力する利得媒質と、
前記利得媒質よりも表面粗さが小さく、前記利得媒質から出力された前記放出光を透過する透明部材と、
前記透明部材を透過した前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する過飽和吸収体と、
前記透明部材を挟んで、前記利得媒質と前記過飽和吸収体との間で前記放出光を共振させる共振器と、
を備え、
前記透明部材の前記利得媒質側の面に、前記励起光を反射し、且つ前記放出光を透過する第1誘電体多層膜がコーティングされている、レーザ装置。
(2)
前記透明部材と前記利得媒質とがオプティカルコンタクト又は接合されている、前記(1)に記載のレーザ装置。
(3)
前記透明部材と前記利得媒質との間にエアギャップが形成されている、前記(1)に記載のレーザ装置。
(4)
前記利得媒質の前記透明部材側の面に、前記励起光及び前記放出光に対する反射防止膜がコーティングされている、前記(1)〜(3)のいずれかに記載のレーザ装置。
(5)
前記透明部材の前記過飽和吸収体側の面に、前記放出光に対する反射防止膜がコーティングされている、前記(1)〜(4)のいずれかに記載のレーザ装置。
(6)
前記透明部材と前記過飽和吸収体とがオプティカルコンタクト又は接合されている、前記(1)〜(5)のいずれかに記載のレーザ装置。
(7)
前記透明部材と前記過飽和吸収体との間にエアギャップが形成されている、前記(1)〜(5)のいずれかに記載のレーザ装置。
(8)
前記過飽和吸収体の前記透明部材側の面に、前記放出光に対する反射防止膜がコーティングされている、前記(1)〜(7)のいずれかに記載のレーザ装置。
(9)
前記利得媒質がセラミックYAGからなる、前記(1)〜(8)のいずれかに記載のレーザ装置。
(10)
前記セラミックYAGが、イッテルビウムが添加されたセラミックYAGである、前記(9)に記載のレーザ装置。
(11)
前記透明部材が二酸化珪素、サファイヤ又はダイヤモンドのいずれかである、前記(1)〜(10)のいずれかに記載のレーザ装置。
(12)
前記共振器が、
前記過飽和吸収体から出力された前記放出光の一部を反射し、前記放出光の残部を透過するミラーと、
前記利得媒質の前記集光光学系側の面にコーティングされた第2誘電体多層膜と、
を備える、前記(1)〜(11)のいずれかに記載のレーザ装置。
(13)
前記ミラーが、前記過飽和吸収体と離間して設けられる、前記(12)に記載のレーザ装置。
(14)
前記ミラーが、前記過飽和吸収体の前記透明部材側の面とは反対側の面にコーティングされた第3誘電体多層膜で構成される、前記(12)に記載のレーザ装置。
(15)
前記励起光源及び前記集光光学系のそれぞれを複数有し、前記利得媒質、前記透明部材、前記過飽和吸収体及び前記ミラーをアレイ構造とした、前記(1)〜(4)のいずれかに記載のレーザ装置。
Claims (15)
- 励起光源と、
前記励起光源から出力された励起光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された前記励起光を受けて放出光を出力する利得媒質と、
前記利得媒質よりも表面粗さが小さく、前記利得媒質から出力された前記放出光を透過する透明部材と、
前記透明部材を透過した前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する過飽和吸収体と、
前記透明部材を挟んで、前記利得媒質と前記過飽和吸収体との間で前記放出光を共振させる共振器と、
を備え、
前記透明部材の前記利得媒質側の面に、前記励起光を反射し、且つ前記放出光を透過する第1誘電体多層膜がコーティングされている、レーザ装置。 - 前記透明部材と前記利得媒質とがオプティカルコンタクト又は接合されている、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記透明部材と前記利得媒質との間にエアギャップが形成されている、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記利得媒質の前記透明部材側の面に、前記励起光及び前記放出光に対する反射防止膜がコーティングされている、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記透明部材の前記過飽和吸収体側の面に、前記放出光に対する反射防止膜がコーティングされている、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記透明部材と前記過飽和吸収体とがオプティカルコンタクト又は接合されている、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記透明部材と前記過飽和吸収体との間にエアギャップが形成されている、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記過飽和吸収体の前記透明部材側の面に、前記放出光に対する反射防止膜がコーティングされている、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記利得媒質がセラミックYAGからなる、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記セラミックYAGが、イッテルビウムが添加されたセラミックYAGである、請求項9に記載のレーザ装置。
- 前記透明部材が二酸化珪素、サファイヤ又はダイヤモンドのいずれかである、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記共振器が、
前記過飽和吸収体から出力された前記放出光の一部を反射し、前記放出光の残部を透過するミラーと、
前記利得媒質の前記集光光学系側の面にコーティングされた第2誘電体多層膜と、
を備える、請求項1に記載のレーザ装置。 - 前記ミラーが、前記過飽和吸収体と離間して設けられる、請求項12に記載のレーザ装置。
- 前記ミラーが、前記過飽和吸収体の前記透明部材側の面とは反対側の面にコーティングされた第3誘電体多層膜で構成される、請求項12に記載のレーザ装置。
- 前記励起光源及び前記集光光学系のそれぞれを複数有し、前記利得媒質、前記透明部材、前記過飽和吸収体及び前記ミラーをアレイ構造とした、請求項1に記載のレーザ装置。
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